(来源:天津日报)
转自:天津日报
在显微镜下,机械臂操控着一根比头发丝还细的玻璃针,平稳地移向一个肉眼难以识别的细胞。它不仅能“看到”细胞的位置,还能“感受”到接触的力度,清晰“听到”神经细胞内部微弱的电流信号,并实现精确记录。
在南开大学人工智能学院的实验室里,赵新教授团队正在向更前沿的在体动物细胞操作发起挑战,全力研发面向脑科学的机器人化膜片钳技术。
“顶天立地”做科研
服务国家重大需求
“只有瞄准国际前沿,突出实际应用,才能让科技创新更有影响力和生命力。”回顾这些年来的经历,赵新深有体会,“国际上不能做的,我们不仅要能做,还要做得好。这是支撑我们科研团队走到今天的动力,也是我作为一名党员始终不变的追求。”
赵新在微操作机器人领域耕耘二十余年。2007年,他带领团队致力于突破公认最具挑战性的细胞操作之一——体细胞核移植。当时手工操作“克隆羊”的世界平均成功率仅3/5000,机器人操作更是难上加难。
“我国种猪需求量大。之前都是从国外进口种猪,繁育几年后,种猪退化了,就再从国外买。我们不能总是依靠种猪进口,需要建起自己的繁育体系。”赵新直言。
“我长期从事人工智能研究,一直在和机器人打交道。既然机器人可以操作微小零件,那么操作细胞也应当可行。细胞功能复杂,对其操作更具挑战性。人工克隆操作难度极高,具备该技能的人才稀少,而克隆技术正是实现优质品种快速、大量培育的理想途径。”越是艰难越向前,赵新带领团队毅然投身于这一国际前沿技术的攻关之中。
二十年磨一剑
高原上再起高峰
赵新做的研究就像是一场“细胞手术”。简单说,就是利用机器人把一个卵细胞中原有的细胞核拿掉,换一个新的细胞核进去,以自动化操作完成克隆全流程。这套看似“简单”的流程,赵新一“磨”就是十年。
从力学分析到控制方法,从研究思路到实验方案,一次次的尝试、一次次的失败、一次次的优化……直到2017年,赵新团队终于迎来突破:获得世界首批机器人操作的17头克隆猪。
2022年,赵新团队突破自动化克隆技术,培育出世界首批自动化体细胞核移植操作的克隆猪。团队成果荣获2022年天津市技术发明特等奖、天津市专利优秀奖等多项荣誉,两次入选“中国智能制造十大科技进展”。其衍生项目“猪源动力”获2022年度中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛“青年红色筑梦之旅”赛道金奖,为中国动物种业安全提供了有力保障。
创新没有止境。赵新常说:“看到的是成功,看不到的是每天都在做,1%的成功,99%的失败,因为你试过那99%,那别人就不必再重复了,如果你找到那1%,社会就节省了99倍的资源、力量、精力,这就是科研的意义。”
膜片钳,被誉为国际公认的细胞电生理“金标准”,但因操作复杂,长期难以实现自动化。目前,赵新团队承担的国家重大仪器专项“面向脑科学研究的机器人化膜片钳系统研制”已在关键技术上取得突破,有望为脑科学研究和药物研发等提供新的“中国工具”。
立德树人育英才
薪火相传筑未来
师者,传道受业解惑也。作为学生们心中的“良师益友”,赵新常对学生说:“实事求就是创新,我学一门课,这门课的知识之树我了解了,那么在这个知识之树上开出一朵小花,或者结出一个小果,就是创新。前提是我根系非常发达,枝繁叶茂,最后这棵树长出一朵花来也好,一个果实来也好,是非常自然的。”
“南开大学是我国最早开展人工智能研究和教育的高校之一。天津有深厚的工业基础,非常需要自动化改造来发展新质生产力。”作为南开大学人工智能学院院长,赵新正带领团队扎根津沽大地,为“天津智造”贡献更多智慧。
“未来,我将与团队成员奋斗不止,立足务实创新,服务国家重大需求,努力攻关一个又一个‘卡脖子’难题,为夯实科技自立自强根基贡献更多智慧与力量。”赵新说。
通讯员 张艺荻 高雨桐